從木柵動物園帶回一個特別的膠帶台,上面有一隻綠色小青蛙和一顆可以轉動的地球儀,當地球儀開始旋轉時,便能觀察到青蛙的嘴巴竟然一開一合,彷彿正在告訴你:「我是腥聞蛙,哇哇蛙!」其實,這不是魔術,跟底下的膠帶也完全沒有關係,真正的主角更不是青蛙,而是一股隱藏其中、看不見的科學力量。
怎麼回事?竟然有看不見的力量在搞鬼。從外觀看來,地球儀和青蛙之間各自獨立,毫無任何連接的零件,也沒有馬達驅動蛙嘴,因此很容易讓人覺得想一探究竟,這也是我決定把它買回家的主因。
秘密其實藏在裡面:地球儀內部有磁鐵,青蛙腹部也裝有磁鐵。當地球儀轉動時,裡面的磁鐵也跟著一同旋轉,位置的改變造成磁場的變化,使得磁力進而推動青蛙腹部的磁鐵。是的,地球儀內部的磁鐵與青蛙腹部的磁鐵是互相排斥的,也就是兩磁鐵被安排成相同磁極相對,因此當兩塊磁鐵靠近時,就會產生排斥力。
青蛙嘴巴到腹部是簡單的槓桿結構,蛙嘴端的力臂長、重量大,形成的力矩大,所以平時是蛙嘴常開的狀態。而蛙腹端的力臂短、重量小,力矩小到無法與蛙嘴端抗衡。
但是當地球儀的內部磁鐵靠近蛙腹磁鐵時,同性磁極互相排斥,增加的排斥力使得蛙腹端的力矩大過蛙嘴端,蛙嘴便會合起來。當地球儀的內部磁鐵轉離後,排斥力減弱,嘴巴又再度張開。真正造成蛙嘴動作的原因,是看不見的磁力,而人的手,只是讓地球儀轉動(改變磁鐵的位置)而已。
看似普通的「青蛙磁」膠帶台的設計很聰明,不但機械結構簡單,更利用磁力製造了令人莞爾的現象。如果把青蛙腹部的磁鐵反過來,讓不同磁極互相面對,會發生什麼呢?原本的排斥力會變成吸引力,嘴巴可能持續保持張開的狀態,甚至失去原本規律的開合效果。下次看到會動的小玩具時,不妨多想一想,在看似平凡的設計裡,是不是也藏著一個等待被發現的科學秘密呢?